煤礦綜采工作面采煤機快速安裝工藝技術研究

閆 偉

（山西河曲晉神磁窯溝煤業有限公司， 山西 忻州 036500）

引言

采煤機是煤礦開采和生產過程中最重要的機械設備，是保證煤礦開采現代化和機械化的關鍵環節，采煤機主要完成煤礦生產的落煤和裝煤工序，采煤機的使用不僅降低了勞動作業強度，同時也使得煤炭的開采過程更加方便高效，提高了綜采工作面實際的回采效率[1]。但是，由于煤礦采煤機主要是完成對煤層的開采，重量比較大，采煤機中的零部件數量較多，傳統的采煤機安裝工藝比較復雜、設備的安裝周期較長、影響工作面的正常接替，采煤機安裝工藝比較復雜，工作量較大且對于安裝工人的技術水平要求較高，從而導致采煤機在使用過程中容易出現故障，最終會影響綜采工作面的高效回采。

針對傳統的采煤機安裝工藝存在的問題，本文首先對采煤機結構組成和工作原理進行分析，對采煤機傳統安裝工藝和特點進行研究，得出傳統的采煤機安裝工藝存在的不足和問題，傳統的采煤機安裝工藝不僅無法實現對液壓支架和輸送機的同步進行，而且經常會在安裝過程中出現安裝質量差、工期長等問題。針對存在的問題提出采煤機快速安裝工藝技術，可實現對采煤機設備的快速安裝，提高安裝效率，縮短安裝周期，減輕工人的勞動強度，有利于保證煤礦安全生產，提高煤礦機電設備的安全管理水平。

1 采煤機結構組成與工作原理概述

采煤機是煤礦生產過程中最重要的機械設備。從整體上來看，采煤機主要由牽引部、截割部、傳動系統和電氣控制系統組成，牽引部主要是負責采煤機的移動；截割部是采煤機的工作機構，負責煤炭的開采和截割；傳動系統實現采煤機動力的傳遞，將動力從電動機傳遞到到截割部；電氣控制系統是整臺設備的控制單元，負責各個部件的運動控制和機構的移動控制，如圖1 所示為采煤機結構組成示意圖。

圖1 采煤機結構組成示意圖

采煤機按照機械結構部分進行劃分，主要由牽引部、截割部、電氣傳動系統和輔助操作系統四大部分組成[2]，其中截割部采用懸臂進行支撐，牽引部控制整臺采煤機的運動，利用電氣控制系統實現對整臺采煤機的運動控制和截割控制等，由于煤層高度的不同，需要對采煤機的頂部截割輥筒的位置進行調節，使用液壓控制系統控制調節油缸的動作可以推動截割滾輪運動。采煤機在實際進行截割的過程中，左右截割滾輪是按照行走的方向進行交替截割，截割的主要對象為頂煤和底煤，通過利用自身螺旋輥筒的旋轉將破碎煤進入到輸送機中完成落料和裝煤。采煤機的截割頭一般包含有噴水的裝置，用于在實際進行截割的過程中的除塵防爆，對于帶式輸送機而言，主要是將落到井下的煤粉直接輸送到地面或者井下，實現對煤炭的輸送過程[3]。

2 采煤機傳統安裝工藝與特點

2.1 采煤機傳統安裝工藝

采煤機安裝過程主要包括設備安裝前的選型準備，中期設備的安裝注意事項和后期設備的順序安裝三部分[4]。首先，設備在進行安裝前需要考慮綜采工作面的實際采高，需要根據采煤的高度和需要的回采量等諸多因素，從而確定各個綜采設備的型號、數量和規格等參數，并且實現了各臺綜采設備進行了整體的配套，從而滿足最終的裝配要求。在地面配套完成后，需要地面對設備進行試運行，從而保證采煤機設備所有配件齊全；隨后，對井下運輸系統進行檢查，對大巷運輸軌道嚴格按照執行標準進行布置，具體包括軌道的鋪設、道岔的安裝、擋車裝置的安裝等，保證所有的運輸結構安裝合理有序[5]。

最后需要對井下供電系統、排水系統、通風監測系統等進行合理安裝與布置，保證采煤機安裝的前提條件到位[6]。對采煤機進行安裝，按照采煤機安裝工藝在機尾施工一個采煤機安裝硐室，并且保證端面尺寸長度為25 m、2.5 m 和3.5 m，然后依次安裝刮板輸送機的中間段，完成刮板輸送機的安裝后需要安裝液壓支架，隨后將采煤機的底部托架拉動到刮板輸送機的上方開始進行安裝采煤機，采煤機完成后安裝刮板輸送機尾部，從而完成整個的安裝過程。

2.2 采煤機傳統安裝工藝存在的問題

在煤礦井下采煤機的安裝主要是沿用傳統的安裝工藝，安裝工藝主要存在以下的特點：

1）采煤機的安裝工作量比較大，實際安裝過程中的難度較大。由于采煤機自身質量在30 t 以上，采煤機總長度超過了10 m，零部件較多，所以在采煤機結構的拆卸和安裝的過程中，工作量較大且安裝周期較長。同時采煤機受到井下巷道空間和工況的限制，導致采煤機的實際安裝難度比較高。

2）安裝的步驟較多，管路連接復雜。采煤機拆解結構零部件較多，在實際安裝過程中需要執行的步驟比較多，首先需要對底托板進行安裝，隨后是對左截割部和相應的電動機進行安裝，然后進行右側截割部的安裝，最后需要對采煤機大量的管路系統和液壓裝置進行安裝，傳統的安裝步驟往往比較復雜，耗費的時間較長。

3）安裝技術要求較高，對工作的操作技能要求高。采煤機的零部件比較多，零部件的配合和安裝精度有較高的要求，采煤機內齒輪傳動系統需要保證良好的潤滑，所以在實際安裝過程中需要注意的事項較多，同時對某些精度要求比較高的連接，需要保證連接精度，一旦發生配合不良問題，將會影響采煤機的正常運轉，若安裝存在問題將會影響采煤機整體運行，甚至有可能會造成機械設備故障和損壞，從而影響設備的使用壽命。所以，當前國內煤礦采煤機安裝過程中需要全程有專業人員進行技術指導[7]。

3 采煤機快速安裝工藝技術與優化

通過對采煤機傳統安裝工藝技術進行分析，可以發現傳統的采煤機安裝工藝工序分散，安裝過程缺少機動性和靈活性，本次提出適合大部分巷道采煤機安裝的新工藝方案。如圖2 所示為采煤機快速安裝工藝設備布置方案。

圖2 為采煤機快速安裝工藝設備布置圖。首先，安裝的是刮板輸送機的機頭段和中間段，隨后進行刮板輸送機的溜槽安裝，安裝到工作面中部時暫停安裝，先將采煤機的底部托架從巷道運輸到工作面，然后將采煤機的底部托架與刮板輸送機的中部槽進行安裝對接。

圖2 采煤機快速安裝工藝設備布置圖

為了縮短施工工期，使液壓支架與采煤機實現同步安裝，需要啟用另外一個施工組從刮板輸送機機頭的位置同時安裝液壓支架，采煤機安裝完成后再進行刮板輸送機和機尾的安裝，這樣就可以實現對采煤機的快速安裝，縮短安裝需要的時間。從圖中也可以看出，采用這套采煤機新安裝工藝基本實現了采煤機、刮板輸送機和液壓支架的同步安裝，相比于傳統的安裝工藝而言，大大縮短了安裝的時間損耗，從而提高了安裝的效率和質量。

4 采煤機快速安裝工藝應用效果

本次提出的采煤機快速安裝工藝從根本上解決了傳統安裝工藝存在的工作量較大、安裝工序復雜和技術要求較高等問題，通過現場應用得出：采用本套快速安裝工藝，采煤機的安裝精度和安裝質量提高，縮短了采煤機的安裝工期，將傳統的安裝需要10～20 d 縮短為5～8 d，同時也減少了安裝工作量，實現了液壓支架與采煤機的同時安裝，保證了各個設備的零部件的安全運輸，包括在刮板輸送機與工作面的煤壁預留下2 m 的富余量，在切巷的中部進行了采煤機的安裝不需要進行硐室的安裝，使得安裝時間和成本降低，設備的安裝安全性得以提高。

5 結語

針對采煤機傳統的安裝工藝存在的安裝耗時較長、安裝效率較低、工作量大等問題，通過對采煤機傳統的安裝工藝技術和特點進行分析，發現傳統的安裝工藝存在的問題，對采煤機安裝工藝進行優化并提出了一種采煤機快速安裝工藝，優化后的采煤機安裝工藝實現了采煤機與液壓支架的同步安裝，提高了采煤機的安裝效率和設備的安全性和穩定性，通過現場應用表明采用采用快速安裝工藝可以提高采煤機的安裝效率，縮短安裝設備時間，有利于提高煤礦設備安裝效率，保證煤礦安全生產，從而促進煤礦企業的發展，具有一定的參考價值。